DE3543310C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Übertragung von digitalen Bewegtbildsignalen mit einem sendeseitigen Codierer und einem empfangsseitigen Decodierer, das auf der Empfangsseite einen Eingangs-Pufferspeicher sowie einen Bildspeicher aufweist, dessen Inhalt aktualisiert und laufend zur Wiedergabe an einen Monitor weitergelei­ tet wird.

Ein solches System ist aus der DE-OS 33 10 410 bekannt. Auf der Sendeseite des bekannten Systems wird der Codie­ rer mit einem Worttakt betrieben, mit dem 8-Bit-PCM Video-Daten von einer Video-Datenquelle - z. B. einer Video-Kamera - abgegeben werden. Die Frequenz fs des Worttaktes liegt bei etwa 5 MHz.

Der sendeseitige Codierer codiert die PCM-Codeworte der Datenquelle unter anderem mit Hilfe einer sogenannten Interframe-Codierung in Codeworte unterschiedlicher Länge um, wobei der einfachen Darstellung halber hier auch Codeworte der Länge 0 Bit mitgerechnet werden sollen. Die anderen Längen der Codeworte hängen unter anderem davon ab, welcher der dem Fachmann geläufige Huffman-Code ver­ wendet wird. Am Ausgang des sendeseitigen Codierers ent­ steht ein Datenstrom mit zeitlich schwankender Bitrate. Da die am Ausgang des sendeseitigen Codierers anliegende binäre Information mit konstanter Bitrate übertragen wer­ den soll, wird das Ausgangssignal des sendeseitigen Codierers zusammen mit Rahmenbits und Synchronisierbits in einen sendeseitigen Pufferspeicher eingeschrieben und dann mit einer konstanten Bitrate von etwa 2 Mbit/s aus­ gelesen sowie übertragen. Zwischen der Übertragungsbit­ rate ft und dem Worttakt fs besteht kein innerer Zusam­ menhang.

Auf der Empfangsseite des bekannten Systems werden die Video-Daten des übertragenen Signales in einen empfangs­ seitigen Eingangs-Pufferspeicher eingeschrieben und mit einem Worttakt fe dem empfangsseitigen Decodierer zuge­ führt. Auch die Empfangsseite enthält einen Bildspeicher, in dem die zu einem Bildpunkt gehörigen decodierten Code­ worte mindestens für die Dauer eines Vollbildes zwischen­ gespeichert werden und mit dem Worttakt fe einer Daten­ senke - z. B. einem Monitor - zugeführt werden.

Bei dem bekannten Übertragungssystem werden der sende­ seitige Pufferspeicher, die Übertragungsstrecke und der empfangsseitige Eingangs-Pufferspeicher als ein Speicher­ system aufgefaßt, durch das jedes der Codeworte variabler Länge während des gesamten Betriebes um die gleiche Zeit verzögert wird. Diese Auffassung ist jedoch nur dann richtig, wenn der sendeseitige Worttakt fs, mit dem die Codeworte in den sendeseitigen Pufferspeicher einge­ schrieben werden, und der empfangseitige Worttakt fe, mit dem die Codeworte aus dem empfangsseitigen Eingangs- Pufferspeicher ausgelesen werden, synchron sind. Da, wie oben schon erwähnt, das Verhältnis zwischen dem Worttakt fs und dem Übertragungstakt ft willkürlich ist, ist es bei dem bekannten Übertragungssystem erforderlich, Synchronisierzeichen zu übertragen, mit denen der Takt fe auf den Takt fs synchronisiert wird. Ist die Synchroni­ sierung der Worttakte fs und fe sichergestellt - mit ihnen werden auch der Codierer und auch der Decodierer betrieben - so besteht ein gesetztmäßiger Zusammenhang zwischen dem Füllstand des sendeseitigen Pufferspeichers und dem des empfangsseitigen Eingangs-Pufferspeichers, der bei dem bekannten Übertragungssystem dazu ausgenutzt wird, einen Überlauf oder einen Leerlauf des empfangs­ seitigen Eingangs-Pufferspeichers zu verhindern. Notwen­ dig dafür ist auch die regelmäßige Übertragung von Anga­ ben über den Füllstand des sendeseitigen Pufferspeichers auf die Empfangsseite.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Übertra­ gungssystem der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine Synchronisierung des sendeseitigen Worttaktes fs und des empfangsseitigen Worttaktes fe nicht erforderlich ist, bei dem also keine hierfür vorgesehenen Synchroni­ sierzeichen übertragen werden müssen, und bei dem auch keine Information über den Füllstand des sendeseitigen Pufferspeichers übertragen werden muß.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für den empfangs­ seitigen Decodierer ein unabhängiger Oszillator mit fester Frequenz vorgesehen ist, deren Wert größer ist als der Wert der Frequenz, mit der der sendeseitige Codierer betrieben wird, daß eine erste Überwachungsschaltung den Füllstand des Eingangs-Pufferspeichers überwacht und bei drohendem Leerlauf das Auslesen aus dem Eingangs-Puffer­ speicher stoppt und den aktualisierten Inhalt des Bild­ speichers wiederholt an den Monitor weiterleitet, bis der Füllstand des Eingangs-Pufferspeichers einen Normalwert erreicht hat.

Da der empfangsseitige Worttakt fe größer ist als der sendeseitige Worttakt fs, ergibt sich der Vorteil, daß der Überlauf des empfangsseitigen Eingangs-Puffer­ speichers und damit der Verlust von Informationen wesent­ lich unwahrscheinlicher ist als bei Synchronisation der beiden Worttakte fs und fe.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand eines Ausführungsbeispieles, das mit der Figur er­ läutert wird, soll die Erfindung näher beschrieben wer­ den.

Die Figur zeigt das Prinzipschaltbild eines Systems zur Übertragung von Bewegtbildsignalen mit erfindungsgemäßen Schaltungsmerkmalen.

Die Figur enthält nur für die Erfindung wichtigsten Be­ standteile des Übertragungssystems. Auf der Sendeseite des Systems befindet sich eine Video-Kamera K, die mit einem Worttakt der Frequenz fs PCM-Codeworte an einen Codierer COD übergibt. Der Worttakt mit der Frequenz fs wird von einem Oszillator OS erzeugt. Der Oszillator OS - gleiches gilt für alle weiteren Oszillatoren - steht beispielhaft für jede beliebige andere Taktquelle, die die gleiche Funktion hat.

Mit dem Worttakt der Frequenz fs werden die umcodierten Codeworte an einen sendeseitigen Pufferspeicher PS über­ geben, aus dem sie bitweise mit einem Übertragungstakt der Frequenz ft ausgelesen werden. Quelle des Übertra­ gungstaktes ist ein Oszillator OT. Die Frequenz ft des Oszillators OT ist in keiner Weise mit der Frequenz fs des Oszillators OS korreliert. Bei einer Variante eines Systems der eingangs genannten Art liegt die Frequenz fs bei 5 MHz. Bei einer anderen Variante wird die Kamera K mit hoher Worttaktfrequenz betrieben (13,5 MHz) und nur der Codierer COD mit etwa 5 MHz getaktet. Zwischen der Kamera K und dem Codierer COD liegen daher Einzelheiten, die die Worttaktfrequenz herabsetzen. Die Frequenz des Über­ tragungstaktes ft liegt bei 2 MHz. Diese Bitratenreduk­ tion ist eine Folge der eingangs schon erwähnten Inter­ frame-Codierung.

Nachdem das 2 MBit/s-Signal weitere Übertragungseinrich­ tungen TE durchlaufen hat, wird es auf der Empfangsseite ebenfalls bitweise in einem empfangsseitigen Eingangs- Pufferspeicher PE eingelesen, und mit einem Worttakt der Frequenz fe eines Oszillators OE codewortweise in einen Decodierer DEC übernommtn und wieder in PCM-Codeworte umcodiert. Der Oszillator OE schwingt unabhängig vom Oszillator OS mit der Frequenz fe = fs (1 + a), wobei die reelle Zahl a größer als 0 ist.

Die PCM-Codeworte werden dann in einen Bildspeicher BS eingeschrieben und ersetzten dort einen Teil der zum vor­ angegangenen Bild gehörigen und gespeicherten Codeworte (Aktualisierung des Inhalts des Bildspeichers). Zusätz­ lich wird der gesamte Bildspeicher BS zyklisch mit der Bildwiederholungsfrequenz abgefragt und die in ihm ge­ speicherte Information einem Monitor MO zugeführt.

Da der Codierer COD die PCM-Codeworte in Codeworte un­ gleicher Länge umcodiert und diese in den sendeseitigen Pufferspeicher PS eingeschrieben werden und die Codeworte bitweise mit konstanter Bitrate wieder ausgelesen werden, führt das zu einem zeitlich schwankenden Füllstand des Pufferspeichers PS. Entsprechendes gilt für den empfangs­ seitigen Eingangs-Pufferspeicher PE. Da der empfangs­ seitige Eingangs-Pufferspeicher PE - wegen fe größer als fs - schneller entleert wird als der senderseitige Pufferspeicher PS, ist ein Überlauf des Pufferspeichers PE daher auch unwahrscheinlicher als der Überlauf des Pufferspeichers PS. Wahrscheinlicher ist dagegen ein Leerlauf des Pufferspeichers PE. Ein Leerlauf wäre jedoch mit keinem Informationsverlust sondern lediglich mit einer längeren Bildstörung auf dem Monitor MO verbunden. Zur Vermeidung einer solchen Störung wird der Füllstand des empfangsseitigen Eingangs-Pufferspeichers PE von einem Mikroprozessor MP überwacht. Hat der Füllstand eine untere Grenze erreicht, wird das Auslesen aus dem Puffer­ speicher PE und damit die Aktualisierung des Inhaltes des Bildspeichers BS verhindert. Das zuletzt im Bildspeicher BS gespeicherte Bild wird solange wiederholt an den Moni­ tor MO übertragen, bis der Füllstand des Pufferspeichers PE wieder einen normalen Wert erreicht hat. Das ist in der Regel nach der Wiederholung eines einzigen Bildes der Fall. Derartige Wiederholungen kommen - wenn der Puffer­ speicher PE z. B. alle zu einem Vollbild gehörigen Daten speicher kann - in Abständen von mehreren Minuten vor.

Experimentell hat sich a = 10^-4 als günstig erwiesen, d. h. die Frequenz fe um 0,1 p. m. größer zu wählen als die Frequenz fs.

Sollte der senderseitige Worttakt fs mehr als 0,1% O nach oben von der Fernsehnorm abweichen, so besteht die erhöhte Gefahr eines Überlaufs des empfangsseitigen Eingangs-Pufferspeichers PE. Daher verhindert der Mikroprozessor MP bei drohendem Überlauf des Pufferspeicher PE - d. h., wenn der Füllstand eine obere Grenze überschreitet - das Einschreiben eines neuen Vollbildes in den Pufferspeicher PE. Ein solcher Vorgang ist als Bildstörung auf dem Monitor sichtbar.

Beim Einschalten der empfangsseitigen Einrichtungen nimmt der Füllstand des Eingangs-Pufferspeichers PE einen zu­ fälligen Wert an. Liegt dieser Wert an der oberen Grenze, so droht unter Umständen schon beim Einschreiben des nächsten übertragenen Bildes in den empfangsseitigen Ein­ gangs-Pufferspeicher PE ein Überlauf. Danach würde das Einschreiben eines weiteren Bildes verhindert, was wiederum zu einer Bildstörung auf dem Monitor führen würde. Zur Vermeidung solcher möglichen Störungen wird der empfangsseitige Eingangs-Pufferspeicher PE zu Beginn der Übertragung und nach der Unterbrechung einer Über­ tragung durch den Mikroprozessor MP entleert.

Claims (5)

1. System zur Übertragung von digitalen Bewegbildsignalen mit einem sendeseitigen Codierer und einem empfangs­ seitigen Decodierer, das auf der Empfangsseite einen Eingang-Pufferspeicher sowie einen Bildspeicher auf­ weist, dessen Inhalt aktualisiert und laufend zur Wiedergabe an einen Monitor weitergeleitet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß für den empfangsseitigen Decodierer (DEC) ein un­ abhängiger Oszillator (OE) mit fester Frequenz (fe) vorgesehen ist, deren Wert größer ist als der Wert der Frequenz (fs), mit der der senderseitige Codierer (COD) betrieben wird,
daß eine erste Überwachungsschaltung den Füllstand des Eingangs-Pufferspeichers (PE) überwacht und bei drohendem Leerlauf das Auslesen aus dem Eingangs- Pufferspeicher (PE) stoppt und den nicht aktualisier­ ten Inhalt des Bildspeichers (BS) wiederholt an den Monitor (MO) weiterleitet, bis der Füllstand des Ein­ gangs-Pufferspeichers (PE) einen Normalwert erreicht hat.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz (fe) des unabhängigen Oszillators (OE) um etwa 0,1 p. m. größer ist als die Frequenz (fs), mit der der sendeseitige Codierer (COD) betrieben wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zweite Überwachungsschaltung das Einschreiben in den Eingangs-Pufferspeicher (PE) verhindert, falls ein Überlauf droht.

4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß eine dritte Überwachungsschaltung zu Beginn der Übertragung oder nach einer Unterbrechung der Übertragung den Eingangs-Pufferspeicher (PE) entleert.

5. Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich bei den Überwachungsschal­ tungen um einen Mikroprozessor (MP) handelt.